（环境工程专业论文）微生物絮凝剂高效菌种的筛选、培养条件优化及在污水中的应用.pdf

姗舢l | | l | j l l | j | i i | l | | i i 川删 y 1910 2 9 6 m a s t e rd i s s e r t a t i o no fs u z h o u u n i v e r s i t yo f s c i e n c ea n d t e c h n o l o g y m i c r o b i a lf l o c c u l a n t se m c i e n tb a c t e r i u m s c r e e n i n g ，c u l t i v a t i o nc o n d i t i o no p t i m i z a t i o n a n dt h ea p p l i c a t i o ni nw a s t e w a t e r m a s t e rc a n d i d a t e ： l i ug a n g l e i s u p e r 、，i s o r ：q i uy b x i a n 6 u d e r v l s 0 r ：u i uy e x i a n m a j o r ：e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g s u z h o uu n i v e r s i 够o fs c i e n c ea n d 1 e c h n o l o g y s c h o o io fe n v i r o n m e n t a ls c i e n c ea n de n g i n e e r i n g j u n e 2 0 1 1 苏州科技学院学位论文独创性声明和使用授权书 独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名：刘冈瞻同期：如r 年。6 月7 j _ 同 学位论文使用授权书 苏州科技学院、国家图书馆等国家有关部门或机构有权保留本人所送交论文 的复印件和电子文档，允许论文被查阅和借阅。本人完全了解苏州科技学院关于 收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照学校要求提交学位论文的印刷本和 电子版本：学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服 务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存汇编学位论文：同意 学校在不以赢利为目的的前提下，用不同方式在不同媒体上公布论文的部分或全 部内容。 ( 保密论文在解密后遵守此规定) 论文作者签名 指导教师签名 同期：塑且年j 生月同 同期：加1 年o6 月i 厂同 苏州科技学院硕十学位论文 摘要 摘要 微生物絮凝剂是由微生物产生的具有絮凝活性的高分子有机化合物。与传统絮 凝剂相比，微生物絮凝剂具有高效、无毒、能生物降解等优点，是具有一定的研究 和应用价值。 本课题采用稀释涂布法和平板划线法分别从苏州新区污水处理厂污泥浓缩池污 泥中、苏州科技学院石湖校区花园土壤中、石湖湖边泥土中富集分离纯化出5 8 株菌， 进行了微生物絮凝剂产生菌的初筛和复筛试验，分离筛选出一株能产生高效微生物絮 凝剂的菌株，命名为j 3 ，经过生理生化鉴定，表明菌株j 3 为奥默柯达菌( 勋出m a p 口 d 厅m p ，f ) ，这是首次发现奥默柯达菌能够产生微生物絮凝剂。 优化奥默柯达菌产絮凝剂的培养条件，最佳培养条件：培养时间为6 6 h 、接种量 为8 、装液量为6 0 m l ，摇床转速为2 0 0 r m i n 、培养温度为3 0 、初始p h 值为6 ；最佳 培养基：葡萄糖2 0 9 ，k h 2 p 0 42 9 ，k 2 h p 0 45 9 ，( n h 4 ) 2 s 0 40 2 9 ，n a c lo 1 9 ，尿素o 5 9 ， 酵母膏o 5 9 ，m g s 0 4 7 h 2 0o 2 9 ，h 2 01 0 0 0 m l ，p h6 o 。最佳培养条件下m b f - j 3 的 产量为2 1 4 5 9 l ，成本为o 1 8 8 元l 。 当高岭土浓度为4 l 的时候，m b f j 3 投加量为2 m l 1 0 0 m l 、絮凝体系p h 值7 ，温 度3 0 0 c ，助凝剂c a c l 2 ( 浓度为l ) 投加量为4 m l 1 0 0 m l 时，对高岭土的絮凝效果最 好，絮凝率达到9 5 6 。其絮凝效果优于p a m ，絮凝效果和p a c 相当时，产生的化学 污泥更少，通过成分分析得出m b f j 3 为阴离子型多糖絮凝剂。 通过小试的研究，初步考察了m b f j 3 对生活污水、畜禽废水、油脂废水、含藻 废水及印染废水的处理效果。结果表明：m b f j 3 对于浊度和s s 的去除效果较好，对 于色度去除效果一般，对于c o d 的去除率较差。对于印染废水的处理，在加入p a c 、 p a m 复配使用后能起到较好的脱色效果。 关键词：奥默柯达菌絮凝剂；筛选鉴定；培养优化：絮凝特性；废水处理 苏州科技学院硕十学何论文 a b s t r a c t a b s t r a c t m i c r o b i a ln o c c u l a n tp r o d u c e db ym i c r o o 玛a j l i s m si nc e n a i nc u l t u r ec o n d i t i o ni s o 唱a n i cp o l y m e rc o m p o u n dw i t hn o c c u l a t i o na c t i v i 吼c o m p a r e i n gw i t ht 1 1 et r a d i t i o n a l f l o c c u l a n t ，m i c r o b i a ln o c c u l a n tw h i c ht a l ( e st l l ea d v a i l t a g eo fe f f i c i e n c y ，n o n - t o x i c ， d e g r a d a t i o ne t c ，t h e r e f o r e ，i sv a l u eo fr e s e a r c ha n da p p l i c a t i o n t h i s 咖d ys e p a r a t e d 锄dp 嘶f i c a t e d5 8s t r a i n sb a c t e r i ar e s p e c t i v e l yf r o ms u z h o u s n p s e w a g ep l a n ts l u d g e ，g r a d e ns o i l ， l a k e s i d ec l a yt h r o u g hd i l u t ef l a tm e t h o da n dn a t c r o s s e dm e t h o da 1 1 d i n s p e c t e df l o c c u l a t i o na c t i v 时o fk a o l i nl e v i t a t i o nl i q u i d 、h i c h z y m o t i cf l u i dw o r k e do n a r e rt h ep r e l i m i n a 口s c r e e n i n ga n ds e c o n d a r ys c r e e n i n gt e s t s o fm b fp r o d u c eb a c t e r i 钆t h e r ei sap l a n tc a np r o d u c ee 伍c i e n tm b fs t r a i n sj - 3 a r e r p h y s i o l o g i c a la n db i o c h e m i c a la p p r a j s a l ，s t r a i n si d e n t i f i n gs h o wt h a tt h ej - 3s t r a i ni s k o d a m a e ao h m e r i ，t h i si st h ef i r s tt i m et of i n d 勋如肌口p 口d 办聊p ，fw h i c hc a np r o d u c e g o o dq u a l i t ym i c r o b i a ln o c c u l a n t o p t i m i z a t i o n o f 尺- d d a ，胛口p 口d 办， p ，f 台 p h y s i o l o g i c a lc o n d i t i o n ， b a c t e r i ac u l n i r e c o n d i t i o n s ：c u l t i v a t i n gt i m ei s6 6 h ，i n o c u l a t i n gq 啪t i t ) ri s8 ，w a v eb e ds p e e di s 2 0 0 r m i n ，c u l t i v a t i n gt e m p e r a t u r ei s3 0 ，t h ei n i t i a lp hv a l u ei s6 ；t h eb e s tm e d i 啪： d e x 仃d s e2 0 9 ，k h 2 p 0 42 9 ，k 2 h p 0 45 9 ，( n h 4 ) 2 s 0 4o 2 9 ，n a c lo 1g ，u r e ao 5g ，y e a s t a n o i n t e do 5 9 ，m g s 0 4 7 h 2 00 2 9 ，h 2 0l0 0 0 m l ，p h6 o ，t h ep r o d u c t i o no fn o c c u l a n t k o d 锄a e ao h m e r iw 嬲2 15 9 l ，t h ec o s tw a so 18 8y u a n l w h e nk a o l i nc o n c e n t r a t i o ni st h e4 9 l ，d o s i n go ft h ek o d a m a e ao h m e r ib a c t e r i a n o c c u l a n tq u 锄t i t yi s2 m l 10 0 m l ，f l o c c u l a t i o ns y s t e mp hv a l u ei s7 ，t e m p e r a t l 】r ei s 3 0 ，c o a g u l a n tc a c l 2 ( c o n c e n t r a t i o n1 ) i s4 m l 1 0 0 m l ，t h ef l o c c u l a t i o ne f r e c ti sb e s t ， f l o c c u l a t i o nr a t er e a c h e s9 5 6 i t sf l o c c u l a t i o ne 伺陪c ti sb e t t e rt h a nt h a to fp a m ， n o c c u l a t i o ne f f ；：c ta n dp a cq u i t e ，p r o d u c et h ec h e m i c a ls l u d g el e s s ，t h r o u 曲t h e c o m p o s i t i o na n a l y s i sm b f - j 3f o ra i l i o nt ) r p ep o l y s a c c h 撕d en o c c u l a t i n ga g e n t i h r o u g ht h es t u d y ；ap r e l i m i n a r ys t u d yw a sh i sv i s i o no ft h ej 勖c 缸，押口p 口d 办，”p ，f b a c t e r i af l o c c u l a l l tl i f es e w a g e ，l i v e s t o c kw a s t ew a t e r ，o i lw a s t e w a t e r ，i n c i u d i n ga l g a e w a s t e 、v a t e ra n dp r i n t i n ga n dd y e i n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n tr e s u l t s r e s u l t ss h o wt h a t ： b a c t e r i af l o c c u l a n to fk o d 锄a e ao h m e r if o rt u r b i d i t ya n ds sr e m o v ei sg o o d ，r e m o v a l e 衢c i e n c yf o rc h r o m a t i c i t yi sg e n e r a la n dr e m o v a le 衢c i e n c yf o rc o di sp o o r f o r 苏州科技学院硕十学何论文a b s t r a c t p r i n t i n g 锄dd y e i n gw a s t e w a t e rt r e a t m e n t ，j o i n i n gp a c ，p a mb l e n d sw 油c 锄p l a yb e t t e r a f t e ru s i n gt h ed e c o l o r i z a t i o n k e y w o r d s ：m i c r o b i a lf l o c c u l a n t so f 勋d 删口p 口d 所p 一；s c r e e ni d e n t i 母i n g ；c u l t u r eo p t i m i 刎i o n ； f 1 0 c c u l a t i o np r o p e r t i e s ；w a s t e w a t e rt r e a t m e n t i i 苏州科技学院硕十学何论文目录 目录 摘要i a b s t r a c t i 第一章绪论1 1 1 我国的水资源及水体污染现状1 1 1 1 我国的水资源现状1 1 1 2 我国水体污染现状1 1 1 3 水污染的原因1 1 2 絮凝技术的应用2 1 2 1 絮凝作用原理2 1 2 2 絮凝剂的分类3 1 2 3 絮凝剂的优点和缺点3 1 3 微生物絮凝剂的研究内容。5 1 3 1 微生物絮凝剂产生菌5 1 - 3 2 微生物絮凝剂分类5 1 3 3 微生物絮凝剂产生培养条件的研究6 l - 3 4 微生物絮凝剂絮凝条件的研究7 1 3 5 微生物絮凝剂的提取纯化。8 1 3 6 微生物絮凝剂的成分分析9 1 4 微生物絮凝剂的应用研究及实践1o 1 4 1 染料废水的处理1 0 1 4 2 高浓度有机废水的处理。j 1 0 1 4 3 膨胀活性污泥和污泥脱水的处理1 0 1 4 4 建材废水的处理1 1 1 4 5 给水处理1 1 1 4 6 乳化液油水分离1 1 1 4 7 其他方面的应用1 1 1 5 微生物絮凝剂研究现状及发展趋势1 1 1 5 1 国外研究动态1 1 1 5 2 国内研究动态1 2 1 5 3 微生物絮凝剂目前存在的问题1 3 1 5 4 微生物絮凝剂的研究发展趋势1 3 苏州科技学院硕十学何论文目录 1 6 课题的研究目的、意义与内容1 4 1 6 1 研究的目的及意义1 4 1 6 2 研究的内容1 4 第二章微生物絮凝剂高产菌种的分离、筛选及鉴定1 6 2 1 菌种来源16 2 2 试验主要仪器、材料16 2 2 1 试验主要使用仪器1 6 2 2 2 试验所用培养基及试剂17 2 3 试验内容l8 2 3 1 样品预处理l8 2 3 2 菌种分离l8 2 3 3 菌种初筛。l8 2 3 4 菌种复筛。1 9 2 3 5 絮凝剂活性的分布1 9 2 3 6 菌种鉴定1 9 2 4 结果与分析2 0 2 4 1 菌种分离。2 0 2 4 2 菌种初筛。2 0 2 4 3 菌种复筛。2 1 2 4 5 絮凝剂活性的分布2 2 2 4 6 菌种鉴定2 4 2 5 本章小结，2 5 第三章奥默柯达菌培养条件的优化2 6 3 1 试验材料2 6 3 1 1 试验药品2 6 3 1 2 试验仪器2 6 3 1 3 试验试剂及原料2 6 3 2 试验内容2 7 3 2 1 培养时间对奥默柯达菌产絮凝剂的影响2 7 3 2 2 接种量对奥默柯达菌产絮凝剂的影响2 7 3 2 3 装液量对奥默柯达菌产絮凝剂的影响2 7 3 2 4 摇床转速对奥默柯达菌产絮凝剂的影响2 8 3 2 5 温度对奥默柯达菌产絮凝剂的影响2 8 3 2 6 初始p h 对奥默柯达菌产絮凝剂的影响2 8 苏州科技学院硕十学何论文 目录 3 2 7 碳源对奥默柯达菌产絮凝剂的影响。2 9 ， 3 2 8 氮源对奥默柯达菌产絮凝剂的影响2 9 3 2 9 最佳培养条件下絮凝剂的产量和成本2 9 3 3 结果与分析2 9 3 3 1 培养时间对奥默柯达菌产絮凝剂的影响2 9 3 3 2 接种量对奥默柯达菌产絮凝剂的影响3 0 3 3 3 装液量对奥默柯达菌产絮凝剂的影响3 1 3 3 4 摇床转速对奥默柯达菌产絮凝剂的影响3l 3 3 5 温度对奥默柯达菌产絮凝剂的影响3 2 3 3 6 初始p h 对奥默柯达菌产絮凝剂的影响3 3 3 3 7 碳源对奥默柯达菌产絮凝剂的影响3 3 3 3 8 氮源对奥默柯达菌产絮凝剂的影响3 4 3 3 9 最佳培养条件下絮凝剂的产量和成本3 5 3 4 本章小结3 6 第四章奥默柯达菌絮凝剂特性的研究3 8 4 1 试验方法3 8 4 1 1 絮凝剂投加量与m b f j 3 絮凝活性的关系3 8 4 1 2 絮凝时间与m b f j 3 絮凝活性的关系3 8 4 1 3 絮凝体系p h 值与m b f j 3 絮凝活性的关系3 8 4 1 4 无机阳离子与m b f j 3 絮凝活性的关系。3 8 4 1 5 助凝剂的添加量与m b f j 3 絮凝活性的关系。3 8 4 1 6 絮凝体系温度与m b f j 3 絮凝活性的关系3 9 4 1 7m b f j 3 与p a c 、p a m 絮凝效果对比3 9 4 1 8m b f j 3 热稳定性试验3 9 4 1 9m b f j 3 紫外光谱分析3 9 4 1 10m b f j 3 红外光谱分析3 9 4 2 结果与分析3 9 4 2 1 絮凝剂投加量与m b f j 3 絮凝活性的关系3 9 4 2 2 絮凝时间与m b f j 3 絮凝活性的关系4 0 4 2 3 絮凝体系的p h 与m b f j 3 絮凝活性的关系4 1 4 2 4 无机阳离子与m b f j 3 絮凝活性的关系4 l 4 2 5 助凝剂的添加量与m b f j 3 絮凝活性的关系4 2 4 2 6 絮凝体系温度与m b f j 3 絮凝活性的关系4 3 4 2 7m b f j 3 与p a c 、p a m 絮凝效果对比4 3 i v 苏州科技学院硕十学何论文目录 4 2 8m b f j 3 热稳定性试验4 4 4 2 。9m b f _ j 3 紫外光谱分析。4 4 4 2 1 0m b f - j 3 红外光谱分析4 5 4 3 本章小结4 6 第五章奥默柯达菌絮凝剂在污水处理的应用4 8 5 1 试验方法4 8 5 1 1 实际废水净化指标4 8 。 5 1 2 废水絮凝实验方法4 8 5 2 试验内容及结果4 8 5 2 1 处理生活污水4 8 5 2 2 处理含藻污水4 9 5 2 3 处理畜禽废水5 0 5 2 4 处理油脂废水。51 5 2 5 处理印染废水5 2 5 2 6m b f - j 3 、p a c 和p a m 三者复配使用对于印染废水脱色的研究5 3 5 3 本章小结5 4 第六章结论和建议5 6 6 1 结论= 5 6 6 2 建议。5 7 参考文献5 8 致 射6 2 作者简历6 3 v 苏州科技学院硕十学何论文第一章绪论 第一章绪论 1 1 我国的水资源及水体污染现状 1 1 1 我国的水资源现状 我国是一个水资源贫乏的国家，2 0 0 8 年水资源总量为2 4 0 0 0 亿m 3 ，按2 0 0 8 年 人口1 3 亿人计，人均水资源量为1 8 5 0m 3 年，仅为世界水平的四分之一，预测2 0 3 0 年人口增至1 6 亿人口时，人均水资源将降到1 7 6 0m 3 。按国际一般标准，人均水资 源少于1 7 0 0m 3 的国家为水资源紧张的国家。其次，中国的降水量时空变化较大， 水资源分布也不均衡，使可利用的水资源更为有限。另外，中国地表水资源和地下 水资源污染非常严重，进一步加剧了水资源的紧缺，我国的水资源形势是非常的严 峻，缺水已经成为制约我国国民经济发展和人民生活水平提高的重要因素。 今年来，我国经济总量迅速增长，但是水资源的总量日益减少。城市化趋势和 区域经济的进一步集中，更加速可水资源区域性的短缺。远距离、跨流域调水工程 的大量实施，使我国水资源的局部稀缺进一步扩大为全面稀缺。日益严重的水环境 污染，使水资源的紧张局势进一步加剧，水资源问题已经成为我国经济和社会可持 续发展的主要瓶颈【1 】。 1 1 2 我国水体污染现状 根据环境保护部门对全国河流、湖泊、水库的水质状况的监测，由于城市化和 工业化的迅速发展，人们的用水量激增，产生了大量的生活污水和工业废水，未经 处理排入水体，导致水质恶化【2 1 。我国主要水系的水体都遭到了不同程度的污染。 2 0 0 3 年，我国7 大水系污染程度从重到轻依次为：海河、辽河、黄河、淮河、松花 江、长江和珠江。其中4 0 7 个重点监测断面中，只有3 8 1 的断面满足国家地表 水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) 规定的i i i i 类水质要求。 1 1 3 水污染的原因 造成水污染的原因很多，但是主要有以下几种【3 】： 1 、自然环境的改造，如森林采伐、山坡地开垦、公路及隧道的开挖、水利建 设等，若未做好水土保持，经常在暴雨的过程中，将泥沙带入河川，造成浊度增加 或沉淀产生污泥。 苏州科技学院硕十学何论文第一章绪论 2 、雨水，空气中的悬浮微粒、污染物质，经过雨水的洗净作用，形成地表径 流，污染水源。雨水清洗地面污染物进入水体，冲刷沟渠中的腐化污泥、冲洗农田 中的农业及化学肥料已经增加垃圾场的渗出水等造成水污染。 3 、农牧业，今年来因采用精耕制，普遍使用农药，对水中的鱼类及生物的毒 性很大，同时使用的化学肥料，其中所含的氨、有机氮及盐类等，经过土壤的硝化 菌转化为硝酸盐，若未被作物吸收而混入灌溉渠道进入河川，往往造成河川藻类的 大量繁殖。牲畜粪尿废水未加处理，任意排放，是国内水污染严重问题之一。 4 、城市污水，我国下水道普及率相当低，平均不到l o ，即大量的城市污水 ( 包括家庭、机关、医院及工商业等污水) 未经处理而进入水体，造成污染。城市 污水中除了厨房及洗澡污水外，冲洗式厕所之化粪池处理设备大都未妥善管理，其 放流水b o d 甚高病菌含量也不少，同时城市污水中的洁净剂，氮、磷含量很高， 常使河川产生泡沫及富营养化现象【4 】。 5 、工业废水，包括制造过程废水、锅炉排水、冷却排水、员工生活污水以及 工业液体废弃物等。各类工业因制造、规模、种类等不同，产生的废水量及水质也 不同，对承受水体的污染程度也不同【5 】。 1 2 絮凝技术的应用 生活污水和工业废水中常常含有不同种类和数量的悬浮物和胶体。如：采矿废 水中含有无机矿物悬浮体；电镀废水中含有油类及大量固体悬浮物；造纸、制糖和生 活污水中则含有大量的有机颗粒物质。废水中的悬浮物和胶体大多带有相同性质的电 荷，致使这些颗粒物质自动凝聚成大颗粒从分散介质中沉淀出来的速度很慢。所以对 于上述各类废水，一般添加化学药剂，使废水中的悬浮物和胶体等凝结成较大的物体， 从而沉淀与液体分离，这就是废水处理中广泛应用的絮凝( 混凝) 法1 6 j 。 目前絮凝法在国内外废水处理中已得到了广泛的应用【7 1 ，如：国内外的冶金、石 化、造纸、钢铁、纺织、印染、食品、酿造等多种行业的废水处理，使用絮凝法水处 理的比例占5 5 7 5 ，而城市自来水厂则几乎都使用絮凝法来处理源水。在1 0 年前 国外絮凝剂的生产与销售平均每年以1 2 1 5 的速度增长，近5 年来仍然保持在每年 6 5 左右的速度增长。目前我国絮凝剂的生产和销售上，增长速度维持在平均每年 1 0 【引。 1 2 1 絮凝作用原理 絮凝法1 9 】，是向需要处理的废水中投加一定量的絮凝剂，从而使水体中悬浮物和 胶体在所加絮凝剂的作用下，中和胶粒所带电荷，使胶粒脱稳，进而相互碰撞凝聚成 苏州科技院硕十学何论文第一章绪论 一定粒径的聚集体，凝聚体在长链高分子絮凝剂的作用之下开始化学黏结、网捕卷扫 等作用聚集成絮状体( 矾花) 后，最终在重力作用之下沉淀到底部，从而使固液分开。 用絮凝法处理各种废水，处理后水质的好坏和选择的絮凝剂有密切的关系，根据 废水的性质选择合适的絮凝剂，通过小试确定絮凝剂的最佳投加量、搅拌时间、絮凝 体系的p h 值和沉降时间等，从而在各个最佳条件下用絮凝法处理各类废水，就可以 将废水处理达标。 1 2 2 絮凝剂的分类 目前广泛应用的絮凝剂按其化学成分和性质的不同，分为无机絮凝剂和有机絮凝 剂；根据分子量的高低，絮凝剂又可进一步分为高分子型、低分子型；按照官能团的 性质及官能团所带电荷的性质，又可分为阳离子型、阴离子型和非离子型等。具体分 类和典型代表如图1 1 所示： 絮 凝 齐i 图1 1 絮凝剂的分类 f i gl - 1f 1 0 c c u l a n tc l a s s i f i c a t i o n 糖蛋白 1 2 3 絮凝剂的优点和缺点 絮凝法絮凝效果的好坏与絮凝剂的种类和质量息息相关，絮凝剂在实际水中罩当 中具有重要的作用。絮凝法广泛应用于废水处理，在给水处理中，几乎都会用到絮凝 法和絮凝剂，它可以较好的去除水中的悬浮物和胶体，从而使水质变好。 苏州科技学院硕十学何论文第一章绪论 无机类絮凝剂的典型代表是铝盐和铁盐，同时安分子量大小分为低分子絮凝剂和 高分子絮凝剂。低分子絮凝剂如硫酸铝钾( 明矾) 、氯化铝、硫酸铁、氯化铁等，以 前应用比较广泛，但是现在应用较少。无机高分子絮凝剂如如聚合氯化铝、聚合硫酸 铝、活性硅土等，无机高分子絮凝剂与低分子絮凝剂相比，具有适应p h 范围广、矾 花形成速度快、质量密集、沉降速度迅速等优点，同时比有机高分子絮凝剂价格低很 多。但是无机絮凝剂中的铝离子有可能引起老年痴呆症，铁离子对设备具有腐蚀作用， 而且会形成难絮凝沉淀的化合物导致出水偏黄。 常用有机絮凝剂有：聚丙烯酰胺、聚乙烯吡啶盐、聚乙烯磺酸盐、聚丙烯酸钠等， 有机高分子絮凝剂应用十分广泛，絮凝使用的时候用量小，一般在2 1 0 3 以下，但有 机高分子絮凝剂絮凝的时候，废水中的悬浮物和胶体能够迅速形成矾花，矾花体积较 大，且密度大，不易破碎，沉降速度快，易于固液分离，上清液较清。聚丙烯酰胺的 应用最为广泛，聚丙烯酰胺本身没有任何毒性，但是它的单体具有“三致作用”，一 些西方发达国家明令限制了它的使用。 微生物絮凝剂【1o 】是类由微生物发酵产生的具有絮凝活性的代谢产物，主要成分 为粘多糖、蛋白质、纤维素等，属于天然有机高分子絮凝剂。微生物絮凝剂具有以下 几大特点：( 1 ) 没有毒性和害处，有安全保证。( 2 ) 本身是生物代谢产物，容易被 微生物降解，不会对环境造成再污染。( 3 ) 针对多种废水有絮凝效果，s s 及胶体的 去除有独特的效果。( 4 ) 微生物絮凝剂的具有用量小，絮凝效果好等优点。 微生物絮凝剂具有微生物的无毒无害等优点，而且也具有天然有机高分子絮凝剂 的强力絮凝的效果，处理后的水中不残留任何金属及有毒、有害物质，最终实现污水 的无污染排放，所以微生物絮凝剂有望取代传统无机及有机絮凝剂，微生物絮凝剂的 研究已经成为当今絮凝剂研究的热点。 4 。 一 一 苏州科技学院硕i ：学位论文第一章绪论 1 3 微生物絮凝剂的研究内容 1 3 1 微生物絮凝剂产生菌 表1 1 常见的微生物絮凝剂产生菌 t 乏i b l e1 1b a c t e r i ac a np o d u c em i c r o b i a lf 1 0 c c u l a n t s 在表1 1 所列的众多絮凝剂生产菌中，最具代表性的为以下三个：t a k a g ih 用拟 青霉属( p 口p c f 肠，缈c p 5s p i 1 ) 生产的絮凝剂p f l 0 1 ；n a k 锄u r aj 用酱油曲霉似印p 馏f 刀淞 s q 廊p ) 生产的絮凝剂a j 7 0 0 2 ；k u r a n e 等人利用红平红球菌( 尺p ，厅，9 即凰s - 1 ) 生产的微 生物絮凝剂n o c 1 。 1 3 2 微生物絮凝剂分类 微生物絮凝剂就是利用生物技术，从微生物体内或其分泌物提取、纯化和精制而 成的一种高效、安全而且能自然分解的新型水处理剂，成分包括蛋白质、糖蛋白、多 糖、纤维素等。根据絮凝物质的组成不同，它可以分为以下几类【6 】： 苏州科技0 ：院硕十学何论文第一章 绪论 l 、直接利用微生物菌体细胞的絮凝剂，如某些细菌、霉菌、放线菌和酵母，它们 大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中。 2 、利用微生物细胞提取物的絮凝剂，如酵母细胞壁的甘露聚糖、蛋白质、葡聚菌 和n 乙酸葡萄糖胶等成分均可以作为絮凝剂。 3 、利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂，微生物细胞通过次级代谢的分泌物，主要 有细菌的荚膜和粘液质，其它主要成分为多糖、多肽、蛋白质及脂类，其中多糖在一 定条件下可作为絮凝剂。 1 3 3 微生物絮凝剂产生培养条件的研究 微生物絮凝剂的产生不仅与微生物菌种的遗传基因有关，而且与培养条件密切相 关。产絮凝剂微生物的培养条件不仅关系产絮凝剂微生物的生长状态和所产絮凝剂性 能的好坏，而且是微生物絮凝剂能否工业化大生产的一个最直接的经济参考。因而， 引起了一些研究者的关注。下面分别就影响絮凝剂产出及微生物生长的因素【l 妣叫( 碳 源、氮源、初始p h 值、培养温度、摇床转速、装液量等) 进行探讨。 1 、碳源：碳源的主要作用是构成微生物细胞的结构，是培养基的重要组成成分之 一。常用的碳源有单糖类、多糖类、有机酸及低碳醇等。微生物细胞中的碳素含量相 当高，占干物质的5 0 以上，同时，在微生物初级代谢产物和次级代谢产物的含碳量 也十分的高。一 总之，碳源的种类和数量对微生物絮凝剂的产生和产量起着至关重要的作用。 2 、氮源：氮源的主要作用是是构成微生物细胞的蛋白质、核酸和其他氮素化合物。 在微生物细胞组成中，氮是不可缺乏的，各种酶及核酸、蛋白质的产生均需要氮元素。 因为氮源是构成细胞蛋白质和核酸的主要元素，对微生物的生长发育有重要作用。不 同的微生物对不同的氮源的利用能力也是不一样的，因此要视具体培养的微生物选择 合适的氮源。氮源包括有机氮源和无机氮源两大类，有机氮源包括牛肉膏、酵母膏、 蛋白胨、酪蛋白、谷氨酸、蛋白质、花生饼粉、鱼粉、麸皮和废菌丝等，常用无机氮 源包括l 0 3 ，n a n 0 3 ，尿素，( n h 4 ) 2 s 0 4 ，n h 4 c l 等。絮凝剂的合成与氮源有较大关 系。 3 、培养基的初始p h 值：任何微生物的生命活动、物质代谢与p h 值有密切关系。 任何微生物都有自己比较适宜的p h 范围。过高或过低的p h 值对微生物是不利的，p h 的作用：( 1 ) p h 值的变化会引起微生物体表面的电荷改变，从而影响微生物对营养 物质的吸收。( 2 ) p h 值也可以影响培养基中高分子有机化合物的离子化作用，从而 对微生物对营养物质的吸收有间接影响。( 3 ) 生物酶的活性与环境的p h 值有直接关 系，只有在酶适应的p h 范围，酶的活性能发挥出来，在不适宜的p h 值范围，酶的活 性降低，进而影响微生物细胞内的生物化学反应的j 下常的进行。因此选择合适的初始 6 苏州科技学院硕十学位论文第一章绪论 p h 值对微生物进行培养对絮凝剂的产生有很大的影响。 4 、培养温度：温度是影响微生物生长和新陈代谢的重要指标，在微生物适应的温 度范围内，生物体内酶的活性发挥到最大，导致微生物的生长速率和代谢速率均可相 应提高。当温度过低的时候，酶的活性不高，生长和代谢速率缓慢，温度过高，导致 体内酶失活，从而生长和代谢相应减缓。 5 、摇床转速：在絮凝剂产生菌的培养过程中，摇床转速对絮凝剂的生成有很大影 响。研究表明摇床转速的过小或过大，都会导致所产絮凝剂絮凝活性下降，培养初期 较大的摇床转速有利于絮凝剂的合成，在培养后期，要注意降低摇床转速，过快的摇 床转速会使絮凝活性大大降低。 6 、装液量：在絮凝剂产生菌的培养过程中，装液量对絮凝剂的合成有很大影响。 研究表明过量或过小的装液量，都将导致所产絮凝剂絮凝活性下降，但对菌的生长量 影响不大。装液量也和培养基的成本有直接的关系，控制好最佳装液量是实现工程化 的第一步。 1 3 4 微生物絮凝剂絮凝条件的研究 影响微生物絮凝剂絮凝能力的因素很多，包括絮凝剂的分子量、温度、p h 和无机 金属离子纠2 1 2 3 1 。 l 、絮凝剂的分子结构、分子量 线性结构的大分子絮凝剂的絮凝效果较好，因为线状结构比较能够进行架桥作 用、卷扫和网捕。当分子结构是交联式或支链式的时候，其架桥作用、卷扫和网捕作 用较小，絮凝效果相对较差【2 4 1 。此外，微生物絮凝剂分子量的大小对絮凝剂的絮凝活 性也有重要影响，分子量大，吸附位点多，携带的电荷多，中和能力也强，架桥作用 和卷扫作用明显。现在已经提取纯化的絮凝剂都是多聚糖和蛋白质之类的生物大分 子，除少数外，分子量大都在几十万至几百万之间。有些絮凝剂分子量的减小会降低 它的絮凝活性。 2 、絮凝剂的投加剂量。 对任何絮凝剂而言都有一个最佳投加量，随絮凝剂投加量的增加，絮凝率提高， 但达到最佳投加量后，再增加絮凝剂的投加量，絮凝率也只会下降。据分析，最佳值 大约是固体颗粒表面吸附大分子化合物达到饱和时的一半吸附量，因为此时大分子在 固体颗粒上架桥机率最大。 3 、温度 温度对某些微生物絮凝剂的活性有较大影响，对于成分为蛋白质的絮凝剂受温度 影响较大，因为蛋白质在高温下会变性而丧失部分甚至全部絮凝能力。而由多聚糖构 成的絮凝剂就不受温度影响。例如：在温度为3 0 8 0 时，a s p e 唱i l l u ss o j a e 产生的絮 7 苏州科技学院硕十学仲论文 第一章绪论 凝剂絮凝活性最好，高于或低于这个温度范围絮凝率便迅速下降1 0 j ；r h o d c o c c u s e r y t l l r o p o l i s 产生的絮凝剂在1 0 0 的水中加热1 5 m i n 后，其絮凝活性下降5 0 1 1 3 j 。也有 一些絮凝剂不受温度的影响。这是由于这些絮凝剂主要是由多聚糖构成，表现絮凝活 性的主要部分多聚糖藻高温之下结构并不发生改变，仍能以化学键的方式与被絮凝物 结合，因而它的絮凝活性不随温度增加而下降。例如邓述波【l6 j 等筛选出的m b f a 9 在 温度为1 0 0 的水浴中加热3 0 m i n ，絮凝活性几乎不变。 4 、p h p h 影响絮凝剂的絮凝活性主要是由于酸碱度的变化影响微生物絮凝剂及悬浮颗 粒表面电荷的性质、数量及中和电荷的能力。不同的絮凝剂对p h 的变化敏感程度不 同，同种絮凝剂对不同的被絮凝物有不同的p h 要求。例如n a k 锄u r a 用不同微生物产 生的絮凝剂进行的实验表明：在中性偏酸范围内，絮凝剂对微生物细胞絮凝效果好， 而在碱性范围内对高岭土絮凝效果好。又如邓述波等筛选的微生物絮凝剂a 9 处理高 岭土悬浮液，在p h 为3 1 0 的范围内，絮凝率波动不大，可以推断m b f a 9 的负电荷量 不很强，以致在碱性溶液中絮凝剂和颗粒间的静电斥力小于吸引力，有利于絮凝剂吸 附到颗粒表面，发生絮凝。 5 、金属离子与其它无机离子 金属离子的种类和浓度对微生物絮凝剂的絮凝活性有很大影响。一定浓度范围 内，金属离子可